中頻爐維修培訓(xùn)資料

1、第一章 基本知識(shí)一、感應(yīng)加熱原理：無(wú)芯感應(yīng)電爐就像一個(gè)空芯變壓器，并根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作。坩堝外的感應(yīng)線圈相當(dāng)于變壓器的原繞組，坩堝內(nèi)的金屬爐料相當(dāng)于副繞組。當(dāng)感應(yīng)線圈通一交變電流時(shí)，則因交變磁場(chǎng)的作用是短路連接的金屬爐料產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流，電流流動(dòng)時(shí)，為克服金屬爐料的電阻而產(chǎn)生熱量致使金屬爐料加熱熔化。電磁感應(yīng)現(xiàn)象：變化磁場(chǎng)在導(dǎo)體中引起電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，也稱“動(dòng)磁生電”。當(dāng)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體與磁力線產(chǎn)生相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，或線圈中的磁通發(fā)生變化時(shí)，在導(dǎo)線或線圈中都會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)；若導(dǎo)體和線圈構(gòu)成閉合回路，則導(dǎo)體或線圈中將有電流。由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱感生電動(dòng)勢(shì)，由感生電動(dòng)勢(shì)引起的電流叫做感生

2、電流。渦流：在具有鐵心的線圈中通以交流電時(shí)，鐵心內(nèi)就有交變磁通通過(guò)，因而在鐵心內(nèi)部必然產(chǎn)生感應(yīng)電流，在鐵心中自成閉合回路，因而形成狀如水中漩渦的渦流。渦流的利用：利用渦流產(chǎn)生高溫熔煉金屬，或?qū)饘龠M(jìn)行熱處理；電度表中鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)及電工測(cè)量?jī)x表中的磁感應(yīng)阻尼器也就是根據(jù)渦流的原理工作的。渦流的危害:渦流消耗電能，使電機(jī)、電氣設(shè)備效率降低；使鐵心發(fā)熱；且渦流有去磁作用，會(huì)削弱原有磁場(chǎng)二、可控硅的基礎(chǔ)知識(shí)1、優(yōu)點(diǎn)：他是一種大功率的半導(dǎo)體器件，效率高、控制特性好、反應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、可靠性高和方便維護(hù)。2、結(jié)構(gòu)：四層半導(dǎo)體疊交而成，有三個(gè)PN 結(jié)，外部有三個(gè)電極，分別是陽(yáng)極、陰極、控制極，分別

3、為A、K、G。3、工作原理：將可控硅按圖l-62連接，可以得到如下結(jié)果： 開關(guān)未合上時(shí)，燈不亮，可控硅未導(dǎo)通。合上K，燈亮，這時(shí)可控硅上約有1V的電壓降。導(dǎo)通后即使打開，燈仍亮，可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后，可自己維持導(dǎo)通狀態(tài)。如果降低電源電壓E，燈泡逐漸變暗，當(dāng)電流減小到某一定值（稱為最小維持電流)以下時(shí)，可控硅關(guān)斷，燈泡突然熄滅。由此可知，要使可控硅導(dǎo)通，必須在A、K極間加上正向電壓，同時(shí)加以適當(dāng)?shù)恼蚩刂茦O電壓(稱觸發(fā)電壓)。一旦導(dǎo)通后，要使可控硅關(guān)斷，必須采取降低陽(yáng)極電壓、反接或斷開電路等措施，使正向電流小于最小維持電流。4、晶閘管的保護(hù) 晶閘管雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是，它們承受過(guò)電壓和過(guò)電流的

4、能力很差，這是晶閘管的主要弱點(diǎn)，因此，在各種晶閘管裝置中必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。 一、晶閘管的過(guò)電流保護(hù) 由于晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過(guò)電流時(shí)，溫度就會(huì)急劇上升而可能把PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部短路或開路。晶閘管發(fā)生過(guò)電流的原因主要有：負(fù)載端過(guò)載或短路；某個(gè)晶閘管被擊穿短路，造成其它元件的過(guò)電流；觸發(fā)電路工作不正?；蚴芨蓴_，使晶閘管誤觸發(fā)，引起過(guò)電流。晶閘管承受過(guò)電流能力很差，例如一個(gè)100A的晶閘管，它的過(guò)電流能力如表201所列。這就是說(shuō)，當(dāng)100A的晶閘管過(guò)電流為400A時(shí)，僅允許持續(xù)002 s，否則將因過(guò)熱而損壞。由此可知，晶閘管允許在短時(shí)間內(nèi)承受一定的過(guò)電流，所以，過(guò)電流保護(hù)的作用就

5、在于當(dāng)發(fā)生過(guò)電流時(shí)，在允許的時(shí)間內(nèi)將過(guò)電流切斷，以防止元件損壞。晶閘管過(guò)電流的保護(hù)措施有下列幾種：1、快速熔斷器普通熔斷絲由于熔斷時(shí)間長(zhǎng)，用來(lái)保護(hù)晶閘管很可能在晶閘管燒壞之后熔斷器還沒有熔斷，這樣就起不了保護(hù)作用。因此必須采用專用于保護(hù)晶閘管的快速熔斷器?？焖偃蹟嗥饔玫氖倾y質(zhì)熔絲，在同樣的過(guò)電流倍數(shù)之下，它可以在晶閘管損壞之前熔斷，這是晶閘管過(guò)電流保護(hù)的主要措施?？焖偃蹟嗥鞯慕尤敕绞接腥N，如圖2015所示。其一是快速熔斷器接在輸出(負(fù)載)端，這種接法對(duì)輸出月12Sd址屯聾婁短路起保護(hù)作用，但對(duì)元件本身故障引起的過(guò)電流不起保護(hù)作用。其二是快速熔斷器與元件串聯(lián)，可以對(duì)元件本身的故障進(jìn)行保護(hù)。以上

6、兩種接法一般需要向時(shí)采用。第三種接法是快速熔斷器按在輸入端，這樣可以同時(shí)對(duì)輸出端短路和元件短路實(shí)現(xiàn)保護(hù)，但是熔斷器熔斷之后。不能立即判斷是什么故障。 熔斷器的電流定額應(yīng)該盡量接近實(shí)際工作電流的有效值，而且是按所保護(hù)的元件的電流定額(平均值)選取。 2 過(guò)電流繼電器 在輸出端(直流側(cè))裝直流過(guò)電流繼電器。或在輸入端(交流側(cè))經(jīng)電流互感器接入靈敏的過(guò)電流繼電器，都可在發(fā)生過(guò)電流故障時(shí)動(dòng)作，使輸入端的開關(guān)跳閘。這種保護(hù)措施對(duì)過(guò)載是有效的，但是在發(fā)生短路故障時(shí)，由于過(guò)電流繼電器的動(dòng)作及自動(dòng)開關(guān)的跳閘都需要一定時(shí)間，如果短路電流比較大，這種保護(hù)方法不很有效。 3過(guò)流截止保護(hù) 利用過(guò)電流的信號(hào)將晶閘管的觸

7、發(fā)脈沖移后，使晶閘管的導(dǎo)通角減小或者停止觸發(fā)。 二、晶閘管的過(guò)電壓保護(hù) 晶閘管耐受過(guò)電壓的能力極差，當(dāng)電路中電壓超過(guò)其反向擊穿電壓時(shí)，即使時(shí)間極短，也容易損壞。如果正向電壓超過(guò)其轉(zhuǎn)折電壓，則晶閘管誤導(dǎo)通，這種誤導(dǎo)通次數(shù)頻繁時(shí)，導(dǎo)通后通過(guò)的電流較大，也可能使元件損壞或使晶閘管的特性下降。因此必須采取措施消除晶閘管上可能出現(xiàn)的過(guò)電壓。 引起過(guò)電壓的主要原因，是因?yàn)殡娐分幸话愣冀佑须姼性?。在切斷或接通電路時(shí)，從一個(gè)元件導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到另一個(gè)元件導(dǎo)通時(shí)，以及熔斷器熔斷時(shí)，電路中的電壓往往都會(huì)超過(guò)正常值。有時(shí)雷擊也會(huì)引起過(guò)電壓。 晶閘管過(guò)電壓的保護(hù)措施有下列幾種： 1、 阻容保護(hù) 可以利用電容來(lái)吸收過(guò)電壓，

8、其實(shí)質(zhì)就是將造成過(guò)電壓的能量變成電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存到電容器中，然后釋放到電阻中去消耗掉。這是過(guò)電壓保護(hù)的基本方法。阻容吸收元件可以并聯(lián)在整流裝置的交流側(cè)(輸入端)，直流側(cè)(輸出端)或元件側(cè)，如圖2016所示。2、硒堆保護(hù) 硒堆(硒整流片)是一種非線性電阻元件，具有較陡的反向特性。當(dāng)硒堆上電壓超過(guò)某一數(shù)值后，它的電阻迅速減小，而且可以通過(guò)較大的電流，把過(guò)電壓能量消耗在非線性電阻上，而硒堆并不損壞。 硒堆可以單獨(dú)使用(圖2016)，也可以和阻容元件并聯(lián)使用。三、電容器知識(shí)電力電容器是充油設(shè)備，安裝、運(yùn)行或操作不當(dāng)可能著火，也可能發(fā)生爆炸，電容器的殘留電荷還可能對(duì)人身安全構(gòu)成直接威脅。因此，電容器的安全運(yùn)

9、行有很重要的意義。 A、電容器運(yùn)行參數(shù) 電容器運(yùn)行中電流不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)電容器額定電流的13倍。電壓不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)電容器額定電壓的1，1倍。電容器使用環(huán)境溫度不得超出表133提供的限值。電容器外殼溫度不得超過(guò)生產(chǎn)廠家的規(guī)定值(一般為60或65)。電容器各接點(diǎn)應(yīng)保持良好，不得有松動(dòng)或過(guò)熱跡象；套管應(yīng)清潔，并不得有放電痕跡；外殼不應(yīng)有明顯變形、不應(yīng)有漏油痕跡。電容器的開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器和放電裝置應(yīng)保持完好。B、電容器投人或退出發(fā)生下列故障情況之一時(shí)，電容器組應(yīng)緊急退出運(yùn)行： 1連接點(diǎn)嚴(yán)重過(guò)熱甚至熔化； 2瓷套管嚴(yán)重閃絡(luò)放電； 3電容器外殼嚴(yán)重膨脹變形； 4電容器或其放電裝置發(fā)出嚴(yán)重異常聲響； 5電容

10、器爆破； 6，電容器起火、冒煙。C、電容器操作 進(jìn)行電容器操作應(yīng)注意以下四點(diǎn)： 1正常情況下全站停電操作時(shí)，就先拉開電容器的開關(guān)，后拉開各路出線的開關(guān)；正常情況下全站恢復(fù)送電時(shí)，就先合上各路出線的開關(guān)，后合上電容器線的開關(guān)。2全站事故停電后，應(yīng)拉開電容器的開關(guān)。 3電容器斷路器跳閘后不得強(qiáng)送電；熔絲熔斷后，查明原因之前，不得更換熔絲送電。 4不論是高壓電容器還是低壓電容器，都不允許在其帶有殘留電荷的情況下合閘。否則，可能產(chǎn)生很大的電流沖擊。電容器重新合閘前，至少應(yīng)放電3min。 5為了檢查、修理的需要，電容器斷開電源后，工作人員接近之前，不論該電容器是否裝有放電裝置，都必須用可攜帶的專門放電負(fù)

11、荷進(jìn)行人工放電。D、電容器故障判斷及處理 1滲漏油 滲漏油主要由產(chǎn)品質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不周造成。外殼輕度滲油時(shí)，應(yīng)將滲油處除銹、補(bǔ)焊、涂漆，予以修復(fù)；嚴(yán)重滲漏油時(shí)應(yīng)予更換。 2外殼膨脹 主要由電容器內(nèi)部分解比氣體或內(nèi)部部分元件擊穿造成。外殼明顯膨脹應(yīng)更換電容器。 3溫度過(guò)高 主要由過(guò)電流(電壓過(guò)高或電源有諧波)或散熱條件差造成，也可能由介質(zhì)損耗增大造成。應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視，查明原因，作針對(duì)性的處理。如不能有效地控制過(guò)高的溫度，則應(yīng)退出運(yùn)行；如是電容器本身的問題，應(yīng)予更換。 4套管閃絡(luò)放電 主要由套管臟污或套管缺陷造成。如套管無(wú)損壞，放電僅由臟污造成，應(yīng)停電清掃，擦凈套管；如套管有損壞，應(yīng)更換電容器。處

12、理工作應(yīng)停電進(jìn)行。 5異常聲響 異常聲響由內(nèi)部故障造成。異常聲響嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即退出運(yùn)行，并停電更換電容器。 6電容器爆破 由內(nèi)部嚴(yán)重故障造成。應(yīng)立即切斷電源，處理完現(xiàn)場(chǎng)后更換電容器。 7熔絲熔斷 如電容器熔絲熔斷，不論是高壓電容器還是低壓電容器，均應(yīng)查明原因，并作適當(dāng)處理后再投入運(yùn)行。否則，可能產(chǎn)生很大的沖擊電流。四、無(wú)芯感應(yīng)電爐分類：無(wú)芯感應(yīng)電爐熔煉爐通常根據(jù)使用電流頻率分為:工頻電爐50Hz 中頻爐5010000 Hz 高頻爐大于10000 Hz五、中頻無(wú)芯感應(yīng)電爐組成： 電器、機(jī)械、水冷三大部分組成。 （一）、電源系統(tǒng)1、主回路：A 三相全控橋式整流器：其作用是將工頻交流變換成直流。B

13、濾波電抗器：它起三個(gè)作用，一是對(duì)整流出來(lái)的直流電流進(jìn)行濾波，減小電流紋波，有利于逆變器穩(wěn)定工作；二是在整流橋與逆變橋之間起交流隔離作用，在正常工作時(shí)濾波電抗兩側(cè)有不同的電壓波形，必須有一個(gè)電抗來(lái)承擔(dān)電壓瞬時(shí)值的差異，而對(duì)于直流又必須能暢通，濾波電抗恰好起到這種作用；三是不論任何原因，在濾波電抗后面發(fā)生短路時(shí)，配合裝置的過(guò)電流保護(hù)系統(tǒng)來(lái)限制短路電流的上升速率和峰值。C逆變橋，其作用是將經(jīng)濾波后的直流轉(zhuǎn)變成中頻交流。D負(fù)載，主要有感應(yīng)器和中頻補(bǔ)償電容組成，它工作接近諧振狀態(tài)，以獲得比較高的功率因數(shù)和效率。2、控制回路：A 整流觸發(fā)系統(tǒng)：他來(lái)控制整流橋的可控硅，并且可自由來(lái)調(diào)節(jié)整流橋輸出直流電壓數(shù)值

14、，從而改變中頻輸出功率；在停機(jī)或故障狀態(tài)時(shí)，它可以使整流橋轉(zhuǎn)入逆變狀態(tài)，把濾波電抗中儲(chǔ)能返回電網(wǎng)，防止產(chǎn)生過(guò)電壓，導(dǎo)致停止工作；B 逆變觸發(fā)系統(tǒng)：控制逆變器的正常工作C 啟動(dòng)環(huán)節(jié)3、保護(hù)回路：A 過(guò)電流保護(hù)：保護(hù)可控硅，防止短路損壞B 過(guò)電壓保護(hù)：保護(hù)可控硅和補(bǔ)償電容的擊穿C電流截止和電壓截止環(huán)節(jié)：當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，用以限制負(fù)載電流和電壓在允許范圍（二）、機(jī)械部分：爐體、爐蓋、爐架、傾爐機(jī)構(gòu)（三）、水冷系統(tǒng)： A 配電柜水冷系統(tǒng)B 爐體水冷系統(tǒng)六、設(shè)備巡視內(nèi)容 A 水溫表、壓力表。B 爐子各個(gè)部位有無(wú)異常。C 爐底和控制柜有無(wú)異常。D 聽聲音有無(wú)異常。E 摸線圈溫度如何，爐體周圍有無(wú)打火及漏電

15、現(xiàn)象。七、中頻電源的維護(hù)1、經(jīng)常清除電源柜內(nèi)的積塵，尤其是晶閘管芯外部要用酒精擦洗干凈。 2、經(jīng)常檢查水管是否扎結(jié)牢固，及時(shí)清除冷卻水管內(nèi)壁的水垢，以保證足夠的水流量，對(duì)老化及有裂紋的水管要及時(shí)更換，冷卻水池的臟物須及時(shí)清除，以免堵塞水管。 3、定時(shí)對(duì)裝置進(jìn)行檢修，裝置各部分的螺栓，螺母連接處要定期進(jìn)行檢查，緊固。接觸器、繼電器的觸頭有松動(dòng)，接觸不良時(shí)，應(yīng)及時(shí)修理，更換，不能勉強(qiáng)使用。 4、定期校驗(yàn)過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)系統(tǒng)，防止失靈。定期檢查水壓繼電器。5、經(jīng)常檢查負(fù)載接線是否良好，絕緣是否可靠。變頻裝置的負(fù)載因工作場(chǎng)合的環(huán)境惡劣，從而使故障率高的事實(shí)容易被忽視，因此，加強(qiáng)對(duì)負(fù)載的維護(hù)，防止故障波及

16、電源裝置，是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要一環(huán)節(jié)。八、中頻爐異常情況的維修、檢查可控硅是否完好；、檢查脈沖變壓器指示燈是否亮；、電線電纜接觸是否良好，有無(wú)接地；、控制板、線圈、電容、電阻等元件是否有燒壞或有異味出現(xiàn)；、檢查是否有積塵，導(dǎo)致短路；及時(shí)清理；、螺絲螺母連接處是否有松動(dòng)；、檢查水路是否有堵塞；檢查水壓是否低于.Mpa;、故障燈亮起，自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)；檢查是否有過(guò)壓過(guò)流和欠水壓等；若無(wú)異常，使用按扭復(fù)位，重新起動(dòng)進(jìn)行工作；、控制板一般三燈同時(shí)亮，為正常工作若左側(cè)燈不亮，繼續(xù)增大功率；若燈亮起，說(shuō)明工作正常，可降回原工作功率；、電容的作用：吸收沖擊電壓；補(bǔ)償中頻電流；濾除雜波。第二章 元器件的監(jiān)

17、測(cè)一、怎樣識(shí)別二極管的好壞？因?yàn)榫w二極管是單向?qū)ǖ脑虼藴y(cè)量出來(lái)的正向電阻與反向電阻值差越大越好，如相差不大，說(shuō)明二極管性能不好或已損壞；如表針不動(dòng)說(shuō)明二極管內(nèi)部已斷線；如果電阻為0，說(shuō)明電極之間已短路。二、如何判別三極管的好壞？ 主要測(cè)量極間阻值來(lái)判斷PN結(jié)的好壞，用萬(wàn)用表 R100 檔，測(cè)發(fā)射極和集電極的正向電阻，如果測(cè)出都是低阻值說(shuō)明管子質(zhì)量是好的；如果發(fā)現(xiàn)測(cè)出的阻值正向電阻非常大或者反向電阻非常小，說(shuō)明管子已損壞。三、怎樣簡(jiǎn)易測(cè)量可控硅？可控硅有陽(yáng)極、陰極和一個(gè)控制極，測(cè)量時(shí)刻用萬(wàn)用表R1000 檔來(lái)測(cè)陽(yáng)極和陰極的正反向電阻，表針應(yīng)保持不動(dòng)，控制極和陰極是一個(gè)PN結(jié)，故可用判斷

18、二極管的方法來(lái)測(cè)量。四、如何利用萬(wàn)用表檢測(cè)電容器的好壞？利用電容器的充放電原理。方法為將萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到電阻檔R1000檔上，表棒接電容器，這是表針產(chǎn)生左右擺動(dòng)，擺動(dòng)越大說(shuō)明電容量越大，有時(shí)會(huì)擺動(dòng)到接近零值，又慢慢退回停留在一位置上，停留點(diǎn)的電阻量就是這個(gè)電容器的漏電電阻，判斷電容器的好壞就是看這個(gè)電阻值的大小。這個(gè)電阻越大越好，最好是無(wú)限大。如果接上電容器表針不動(dòng)，說(shuō)明電容器內(nèi)斷開；如果接上電容器表針擺動(dòng)到0不再退回，說(shuō)明電容器已擊穿。第三章 實(shí)際遇到的問題及解決辦法 一、中頻爐運(yùn)行過(guò)程中，突然掉電，控制板上過(guò)流信號(hào)燈亮 經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)有一水包水嘴漏水。用萬(wàn)用表測(cè)元器件，發(fā)現(xiàn)有兩塊整流可控

19、硅擊穿、一快熔擊穿。 處理方法：立即停止中頻電源及控制柜循環(huán)水電源，修復(fù)漏水。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水嘴腐蝕嚴(yán)重，更換新水包。拆除所有循環(huán)水嘴，都有不同程度的腐蝕?？刂乒駜?nèi)循環(huán)水為電汽車間制的純水，經(jīng)分析，原設(shè)計(jì)水路存在很大的弊端，同一水路間存在電壓差，即使為純水也難免電離腐蝕水嘴，后進(jìn)行水路改造。（由于水路問題，造成車間中頻爐運(yùn)行兩年擊穿可控硅一百多塊，直接損失五十萬(wàn)余元。）更換可控硅與快速熔斷器，打開循環(huán)水電源，送電中頻爐運(yùn)行正常。 總結(jié)：可控硅中頻裝置中，可控硅是主要元件，（整流、逆變）也是裝置中的薄弱環(huán)節(jié)，可控硅元件體積小，卻可以通過(guò)很大的電流，這是它的優(yōu)點(diǎn)。但另一方面，體積小，熱容量也小，當(dāng)電流增

20、加時(shí)，它的結(jié)溫上升很快，所以它經(jīng)受過(guò)電流的能力很差。可控硅元件經(jīng)受過(guò)電壓的能力也很差，過(guò)電壓包括反向和正向，反向過(guò)電壓極易使元件反向擊穿，正向過(guò)電壓如超過(guò)元件轉(zhuǎn)折電壓，則可控硅自動(dòng)轉(zhuǎn)入導(dǎo)通，如果沒有保護(hù)措施，則可控硅的這種失控現(xiàn)象會(huì)釀成嚴(yán)重后果。防止過(guò)電流和過(guò)電壓傷害元件的一個(gè)措施，自然是在選可控硅的電流電壓等級(jí)時(shí)留有余量，但是嚴(yán)密的保護(hù)措施仍然是必不可少的。保護(hù)都有:過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、快熔保護(hù)（只在整流電路用）等的保護(hù)。二、中頻爐運(yùn)行過(guò)程中，突然掉電，控制板上無(wú)信號(hào)燈亮用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)：整流及逆變可控硅均正常，快熔完好，測(cè)爐臺(tái)下電容器，有一擊穿，一個(gè)“大肚子” 處理方法：立即停止中頻電源，

21、甩開“大肚子”的電容器，更壞擊穿的電容器，送電運(yùn)行良好?？偨Y(jié)：中頻感應(yīng)器吸收的有功功率為：P=UIcos,其中除去部分損耗在感應(yīng)器繞組電阻及電線電阻上之外其余部分有功功率供給工件加熱用。感應(yīng)器吸收的無(wú)功功率為：P=UIsin由于多數(shù)感應(yīng)器的線圈與被加熱工件之間都隔著一層較厚的耐火材料，感應(yīng)器工作時(shí)需要大量的無(wú)功功率，感應(yīng)器的功率因數(shù)很低，而可控硅中頻裝置是先將工頻交流轉(zhuǎn)變成直流，再把直流轉(zhuǎn)變成中頻交流供給感應(yīng)器，但是直流無(wú)法向感應(yīng)器提供無(wú)功功率，于是只能用電容器給予補(bǔ)償，只要電容器數(shù)量選擇適當(dāng)，就可以滿足感應(yīng)器所需要的全部無(wú)功功率，可控硅中頻裝置僅向感應(yīng)器提供有功功率。電容器的補(bǔ)償方式有三種，

22、即并聯(lián)補(bǔ)償；串聯(lián)補(bǔ)償；混合補(bǔ)償。經(jīng)補(bǔ)償后的負(fù)載工作在近乎諧振狀態(tài)，以獲得較高的功率因數(shù)，減少中品目獻(xiàn)上的無(wú)功損耗，提高裝置效率，同時(shí)負(fù)載近乎諧振狀態(tài)使可控硅逆變器得以正常換向。電容器的充放電：在電容器兩端加上直流電壓，使得兩個(gè)極板分別積累正、負(fù)電荷，這一過(guò)程稱為電容器的充電。電容器充電的過(guò)程，是電荷儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的過(guò)程。已經(jīng)充電的電容器施放所儲(chǔ)存點(diǎn)和德過(guò)程稱為電容器的放電。放電的過(guò)程是電容器施放充電時(shí)所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量的過(guò)程。如果把電容器接在交流電源上，交流電源電壓的大小和方向隨時(shí)間不斷變化，電容器就會(huì)不斷的充電和放電，電路中出現(xiàn)了交變電流，因此交流電能通過(guò)電容器。必須注意，這里所說(shuō)的交流電流通過(guò)

23、電容器是指由于電容器反復(fù)充放電在電容電路中形成的電流，并非電荷直接通過(guò)電容器的介質(zhì)。三、1#中頻爐停爐，倒?fàn)t開關(guān)倒向2#爐，結(jié)果爐子啟動(dòng)不了分析：1#中頻爐運(yùn)行良好，說(shuō)明控制柜不存在問題，用萬(wàn)用表測(cè)電容器完好，很可能為倒?fàn)t開關(guān)的問題，結(jié)果用萬(wàn)用表測(cè)量，兩銅板間不導(dǎo)通。調(diào)整倒?fàn)t開關(guān)，恢復(fù)正常。附錄一中頻感應(yīng)加熱電源常見故障與維修 中頻電源廣范應(yīng)用于熔煉透熱淬火焊接等領(lǐng)域不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χ蓄l電源有不同的要求因此中頻電源的控制電路和主電路有不同的結(jié)構(gòu)形式只有在熟練掌握這些電路的基本工作原理和功率器件的基本特性的基礎(chǔ)上才能快速準(zhǔn)確地分析判斷故障原因采取有效的措施排除故障在此僅對(duì)典型電路和常見故障進(jìn)行探

24、討。 1 開機(jī)設(shè)備不能正常起動(dòng) 1.1 故障現(xiàn)象:起動(dòng)時(shí)直流電流大直流電壓和中頻電壓低設(shè)備聲音沉悶過(guò)流保護(hù) 分析處理:逆變橋有一橋臂的晶閘管可能短路或開路造成逆變橋三臂橋運(yùn)行用示波器分別觀察逆變橋的四個(gè)橋臂上的晶閘管管壓降波形若有一橋臂上的晶閘管的管壓降波形為一線該晶閘管已穿通若為正弦波該晶閘管未導(dǎo)通更換已穿晶閘管查找晶閘管未導(dǎo)通的原因。 1.2 故障現(xiàn)象:起動(dòng)時(shí)直流電流大直流電壓低中頻電壓不能正常建立 。分析處理:補(bǔ)償電容短路斷開電容用萬(wàn)用表查找短路電容更換短路電容 。1.3 故障現(xiàn)象:重載冷爐起動(dòng)時(shí)各電參數(shù)和聲音都正常但功率升不上去過(guò)流保護(hù) 分析處理:1逆變換流角太小用示波器觀看逆變晶閘管

25、的換流角把換流角調(diào)到合適值2爐體絕緣阻值低或短路用兆歐表檢測(cè)爐體阻值排除爐體的短路點(diǎn)3爐料鋼鐵相對(duì)感應(yīng)圈阻值低用兆歐表檢測(cè)爐料相對(duì)感應(yīng)圈的阻值若阻值低重新筑爐。 1.4 故障現(xiàn)象:零電壓它激無(wú)專用信號(hào)源起動(dòng)電路不好起動(dòng) 。分析處理:1電流負(fù)反饋量調(diào)整得不合適與電流互感器串聯(lián)的反并二極管是否擊穿3信號(hào)線是否過(guò)長(zhǎng)過(guò)細(xì)4信號(hào)合成相位是否接錯(cuò)5中頻變壓器和隔離變壓器是否損壞特別要注意變壓器匝間短路重新調(diào)整電流負(fù)反饋量更換已損壞的部件。 1.5 故障現(xiàn)象:零電壓它激掃頻起動(dòng)電路不好起動(dòng) 。分析處理：1掃頻起始頻率選擇不合適重新選擇起始頻率2掃頻電路有故障用示波器觀察掃頻電路的波形和頻率排除掃頻電路故障。

26、 1.6 故障現(xiàn)象:起動(dòng)時(shí)各電參數(shù)和聲音都正常升功率時(shí)電流突然沒有電壓到額定值過(guò)壓過(guò)流保護(hù) 。分析處理:負(fù)載開路檢查負(fù)載銅排接頭和水冷電纜 。2. 設(shè)備能起動(dòng)但工作狀態(tài)不對(duì)。 2.1 故障現(xiàn)象：設(shè)備空載能起動(dòng)但直流電壓達(dá)不到額定值直流平波電抗器有沖擊聲并伴隨抖動(dòng)。 分析處理：關(guān)掉逆變控制電源在整流橋輸出端上接上假負(fù)載用示波器觀察整流橋的輸出波形可看到整流橋輸出缺相波形缺相的原因可能是1整流觸發(fā)脈沖丟失2觸發(fā)脈沖的幅值不夠?qū)挾忍瓕?dǎo)致觸發(fā)功率不夠造成晶閘管時(shí)通時(shí)不通3雙脈沖觸發(fā)電路的脈沖時(shí)序不對(duì)或補(bǔ)脈沖丟失4晶閘管的控制極開路短路或接觸不良。 2.2 故障現(xiàn)象：設(shè)備能正常順利起動(dòng)當(dāng)功率升到某一值

27、時(shí)過(guò)壓或過(guò)流保護(hù)。 分析處理：分兩步查找故障原因1先將設(shè)備空載運(yùn)行觀察電壓能否升到額定值若電壓不能升到額定值并且多次在電壓某一值附近過(guò)流保護(hù)這可能是補(bǔ)償電容或晶閘管的耐壓不夠造成的但也不排除是電路某部分打火造成的2若電壓能升到額定值可將設(shè)備轉(zhuǎn)入重載運(yùn)行觀察電流值是否能達(dá)到額定值若電流不能升到額定值并且多次在電流某一值附近過(guò)流保護(hù)這可能是大電流干擾要特別注意中頻大電流的電磁場(chǎng)對(duì)控制部分和信號(hào)線的干擾。 3. 設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)易出現(xiàn)的故障。 3.1 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常但在正常過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)燒毀多支KP晶閘管和快熔。分析處理：過(guò)流保護(hù)時(shí)為了向電網(wǎng)釋放平波電抗器的能量整流橋由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)到逆變狀態(tài)這時(shí)

28、如果1500就有可能造成有源逆變顛覆燒毀多支晶閘管和快熔,開關(guān)跳閘并伴隨有巨大的電流短路爆炸聲對(duì)變壓器產(chǎn)生較大的電流和電磁力沖擊嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞變壓器 。3.2 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常但在高電壓區(qū)內(nèi)某點(diǎn)附近設(shè)備工作不穩(wěn)定直流電壓表晃動(dòng)設(shè)備伴隨有吱吱的聲音這種情況極容易造成逆變橋顛覆燒毀晶閘管 分析處理：這種故障較難排除多發(fā)生于設(shè)備的某部件高壓打火1連接銅排接頭螺絲松動(dòng)造成打火2斷路器主接頭氧化導(dǎo)致打火3補(bǔ)償電容接線樁螺絲松動(dòng)引起打火補(bǔ)償電容內(nèi)部放電阻容吸收電容打火(4)水冷散熱器絕緣部分太臟或炭化對(duì)地打火(5)爐體感應(yīng)線圈對(duì)爐殼爐底板打火爐體感應(yīng)線圈匝間距太近匝間打火或起弧固定爐體感應(yīng)線圈的絕緣柱

29、因高溫炭化放電打火6晶閘管內(nèi)部打火 3.3 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常但不時(shí)地可聽到尖銳的嘀嘀聲同時(shí)直流電壓表有輕微地?cái)[動(dòng) 分析處理：用示波器觀察逆變橋直流兩端的電壓波形可看到逆變周期性短暫一個(gè)周波失敗或不定周期短暫失敗并聯(lián)諧振逆變電路短暫失敗可自恢復(fù)周期性短暫失敗一般是逆變控制部分受到整流脈沖地干擾非周期性短暫失敗一般是由中頻變壓器匝間絕緣不良產(chǎn)生 3.4 故障現(xiàn)象：設(shè)備正常運(yùn)行一段時(shí)間后設(shè)備出現(xiàn)異常聲音電表讀數(shù)晃動(dòng)設(shè)備工作不穩(wěn)定 分析處理：設(shè)備工作一段時(shí)間后出現(xiàn)異常聲工作不穩(wěn)定主要是設(shè)備的電氣元器件的熱特性不好可把設(shè)備的電氣部分分為弱電和強(qiáng)電兩部分分別檢測(cè)先檢測(cè)控制部分可預(yù)防損壞主電路功率器件

30、在不合主電源開關(guān)的情況下只接通控制部分的電源待控制部分工作一段時(shí)間后用示波器檢測(cè)控制板的觸發(fā)脈沖看觸發(fā)脈沖是否正常 在確認(rèn)控制部分沒有問題的前提下把設(shè)備開起來(lái)待不正?，F(xiàn)象出現(xiàn)后用示波器觀察每支晶閘管的管壓降波形找出熱特性不好的晶閘管若晶閘管的管壓降波形都正常這時(shí)就要注意其它電氣部件是否有問題要特別注意斷路器電容器電抗器銅排接點(diǎn)和主變壓器 3.5 故障現(xiàn)象：設(shè)備工作正常但功率上不去 分析處理：設(shè)備工作正常只能說(shuō)明設(shè)備各部件完好功率上不去，說(shuō)明設(shè)備各參數(shù)調(diào)整不合適影響設(shè)備功率上不去的主要原因有：1整流部分沒調(diào)好整流管未完全導(dǎo)通直流電壓沒達(dá)到額定值影響功率輸出2中頻電壓值調(diào)得過(guò)高過(guò)低影響功率輸出3截

31、流截壓值調(diào)節(jié)得不當(dāng)使得功率輸出低4爐體與電源不配套嚴(yán)重影響功率輸出5補(bǔ)償電容器配置得過(guò)多或過(guò)少都得不到電效率和熱效率最佳的功率輸出即得不到最佳的經(jīng)濟(jì)功率輸出6中頻輸出回路的分布電感和諧振回路的附加電感過(guò)大也影響最大功率輸出 3.6 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常但在某功率段升降功率時(shí)設(shè)備出現(xiàn)異常聲音抖動(dòng)電氣儀表指示擺動(dòng) 分析處理：這種故障一般發(fā)生在功率給定電位器上功率給定電位器某段不平滑跳動(dòng)造成設(shè)備工作不穩(wěn)定嚴(yán)重時(shí)造成逆變顛覆燒毀晶閘管 3.7 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常但旁路電抗器發(fā)熱燒毀 分析處理：造成旁路電抗器發(fā)熱燒毀的主要原因有：1旁路電抗器自身質(zhì)量不好2逆變電路存在不對(duì)稱運(yùn)行造成逆變電路不對(duì)稱運(yùn)

32、行的主要原因來(lái)源于信號(hào)回路 。3.8 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常經(jīng)常擊穿補(bǔ)償電容 分析處理：故障原因：1中頻電壓和工作頻率過(guò)高2電容配置不夠3在電容升壓電路中串聯(lián)電容與并聯(lián)電容的容量相差太大造成電壓不均擊穿電容4冷卻不好擊穿電容 3.9 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常但頻繁過(guò)流 分析處理：設(shè)備運(yùn)行時(shí)各電參數(shù)波形聲音都正常就是頻繁過(guò)流當(dāng)出現(xiàn)這樣的故障時(shí)要注意是否是由于布線不當(dāng)產(chǎn)生電磁干擾和線間寄生參數(shù)耦合干擾如強(qiáng)電線與弱電線布在一起工頻線與中頻線布在一起信號(hào)線與強(qiáng)電線中頻線匯流排交織在一起等 4. 直流平波電抗器 故障現(xiàn)象：設(shè)備工作不穩(wěn)定電參數(shù)波動(dòng)設(shè)備有異常聲音頻繁出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)和燒毀快速晶閘管。 分析處理：

33、在中頻電源維修中直流平波電抗器故障屬較難判斷和處理的故障直流平波電抗器易出現(xiàn)的故障有：1用戶隨意調(diào)整電抗器的氣隙和線圈匝數(shù),改變了電抗器的電感量影響了電抗器的濾波功能使輸出的直流電流出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象導(dǎo)致逆變橋工作不穩(wěn)定逆變失敗燒毀逆變晶閘管隨便調(diào)小電抗器的氣隙和減少線圈匝數(shù)在逆變橋直通短路時(shí)會(huì)降低電抗器阻擋電流上升的能力燒毀晶閘管隨意改變電抗器的電感量還會(huì)影響設(shè)備的起動(dòng)性能2電抗器線圈松動(dòng)電抗器的線圈若有松動(dòng)在設(shè)備工作時(shí)電磁力使線圈抖動(dòng)線圈抖動(dòng)時(shí)電感量突變?cè)谳p載起動(dòng)和小電流運(yùn)行時(shí)易造成逆變失敗3電抗器線圈絕緣不好對(duì)地短路或匝間短路打火放電造成電抗器的電感量突跳和強(qiáng)電磁干擾使設(shè)備工作不穩(wěn)定產(chǎn)生異常聲

34、音頻繁過(guò)流燒毀晶閘管造成線圈絕緣層絕緣不好短路的原因有a. 冷卻不好溫度過(guò)高導(dǎo)致絕緣層絕緣變差打火炭化b. 電抗器線圈松動(dòng)線圈絕緣層與線圈絕緣層之間線圈絕緣層與鐵心之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦造成絕緣層損壞c. 在處理電抗器線圈水垢時(shí)把酸液滲透到線圈內(nèi)酸液腐蝕銅管并生成銅鹽破壞絕緣層 5. 晶閘管 5.1 故障現(xiàn)象：更換晶閘管后一開機(jī)就燒毀晶閘管 分析處理：設(shè)備出故障燒毀晶閘管在更換新晶閘管后不要馬上開機(jī)首先應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查排除故障在確認(rèn)設(shè)備無(wú)故障的情況下再開機(jī)否則就會(huì)出現(xiàn)一開機(jī)就燒毀晶閘管的現(xiàn)象。在壓裝新晶閘管時(shí)一定要注意壓力均衡，否則就會(huì)造成晶閘管內(nèi)部芯片機(jī)械損傷導(dǎo)致晶閘管的耐壓值大幅下降出現(xiàn)一開

35、機(jī)就燒毀晶閘管的現(xiàn)象 5.2 故障現(xiàn)象：更換新晶閘管后開機(jī)正常但工作一段時(shí)間又燒毀晶閘管 分析處理：發(fā)生此類故障的原因有：1控制部分的電氣元器件熱特性不好2晶閘管與散熱器安裝錯(cuò)位3散熱器經(jīng)多次使用或壓裝過(guò)小臺(tái)面晶閘管造成散熱器臺(tái)面中心下凹導(dǎo)致散熱器臺(tái)面與晶閘管臺(tái)面接觸不良而燒毀晶閘管4散熱器水腔內(nèi)水垢太厚導(dǎo)熱不好造成元件過(guò)熱燒掉5快速晶閘管因散熱不好溫度升高同時(shí)晶閘管的關(guān)斷時(shí)間隨著溫度地升高而增大最終導(dǎo)致元件不能關(guān)斷造成逆變顛覆燒掉晶閘管6晶閘管工作溫度過(guò)高門極參數(shù)降低抗干擾能力下降易產(chǎn)生誤觸發(fā)損壞晶閘管和設(shè)備7檢查阻容吸收電路是否完好 5.3 故障現(xiàn)象：更換新晶閘管后設(shè)備仍不能正常工作燒晶閘

36、管 分析處理：設(shè)備出現(xiàn)故障后燒掉晶閘管，換上新晶閘管后經(jīng)靜態(tài)檢測(cè)設(shè)備一切正常但仍不能正常穩(wěn)定工作易燒晶閘管。這時(shí)要特別注意脈沖變壓器、電源變壓器、中頻變壓器、中頻隔離變壓器是否出現(xiàn)初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間、線圈與鐵心之間、匝與匝之間是否絕緣不好 6. 結(jié)束語(yǔ) 中頻電源的故障現(xiàn)象是多種多樣千奇百怪的對(duì)具體故障要做具體分析隨著中頻電源技術(shù)的發(fā)展和功率的增大，中頻電源維修人員必須要具備相當(dāng)?shù)碾娐防碚摶A(chǔ)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 最后我們一定要切記在更換晶閘管后一定要仔細(xì)檢測(cè)設(shè)備即使在故障排除后也要對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查。感應(yīng)加熱基本原理1.電磁感應(yīng)原理1831年，英國(guó)物理學(xué)家faraday發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象

37、，并且提出了相應(yīng)的理論解釋。其內(nèi)容為，當(dāng)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變的磁場(chǎng)時(shí)，電路兩端就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，如果閉合就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。利用高頻電壓或電流來(lái)加熱通常有兩種方法：（1） 電介質(zhì)加熱：利用高頻電壓（比如微波爐加熱）（2） 感應(yīng)加熱：利用高頻電流（比如密封包裝）2電介質(zhì)加熱（dielectric heating）電介質(zhì)加熱通常用來(lái)加熱不導(dǎo)電材料，比如木材。同時(shí)微波爐也是利用這個(gè)原理。原理如圖1：圖1 電介質(zhì)加熱示意圖當(dāng)高頻電壓加在兩極板層上，就會(huì)在兩極之間產(chǎn)生交變的電場(chǎng)。需要加熱的介質(zhì)處于交變的電場(chǎng)中，介質(zhì)中的極分子或者離子就會(huì)隨著電場(chǎng)做同頻的旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量，達(dá)到加熱效果。3感應(yīng)加熱

38、（induction heating）感應(yīng)加熱原理為產(chǎn)生交變的電流，從而產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，再利用交變磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的效果。如圖2：圖2 感應(yīng)加熱示意圖基本電磁定律：法拉第定律：安培定律：其中：，如果采用MKS制，e的單位為V，的單位為Wb，H的單位為A/m，B的單位為T。以上定律基本闡述了電磁感應(yīng)的基本性質(zhì)，集膚效應(yīng)：當(dāng)交流的電流流過(guò)導(dǎo)體的時(shí)候，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流（如圖3），從而導(dǎo)致電流向?qū)w表面擴(kuò)散。也就是導(dǎo)體表面的電流密度會(huì)大于中心的電流密度。這也就無(wú)形中減少了導(dǎo)體的導(dǎo)電截面，從而增加了導(dǎo)體交流電阻，損耗增大。工程上規(guī)定從導(dǎo)體表面到電流密度為導(dǎo)體表面的1/e0.368的距離為集膚

39、深度。在常溫下可用以下公式來(lái)計(jì)算銅的集膚深度： 式（1） 圖3 渦流產(chǎn)生示意圖從以上可以看到，如果增大電流和提高頻率都可以增加發(fā)熱效果，是加熱對(duì)象快速升溫。所以感應(yīng)電源通常需要輸出高頻大電流。參考文獻(xiàn)：fundalmentals of power electronics, R.W.Erickson（講義） TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre中頻電源的過(guò)電流和過(guò)電壓的保護(hù) 中頻電源裝置的主電路采用晶閘管半導(dǎo)體器件，這類器件承受過(guò)電壓，過(guò)電流的能力很差，而中頻電源的運(yùn)行情況比較復(fù)雜，負(fù)載變化劇烈，出現(xiàn)短路，開路，過(guò)電壓，過(guò)電流的幾率較高，必須采取妥善保護(hù)措施，以確保裝置安全運(yùn)行。晶閘管中頻電源的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)，一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件如在工頻電源進(jìn)線側(cè)安裝RC吸收電路，用以抑制由外電路涌入中頻電源的雷擊過(guò)電壓和操作過(guò)電壓，在晶閘管上串接快速熔短器用以保護(hù)過(guò)電流對(duì)晶閘管的損壞，另一種是檢測(cè)中頻電源的輸出電壓和輸入電流，當(dāng)電壓或電流超過(guò)允許值時(shí) 借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋工作于有源逆變狀態(tài)，或封鎖整流輸出脈沖使整流橋輸出電壓為零。電源與負(fù)載的匹配 晶閘